Đây là phương pháp dùng dòng điện cảm ứng xoay chiều với tần số cao tới 200KHz sinh ra nhiệt năng lớn để đốt cháy kim loại.
8 7 6 4 3 5 1 2
Hình 4.1 Sơ đồ phun bằng điện cao tần
1. Vòng cảm ứng
2. Đường khí nén áp suất cao 3. Dây kim loại
5. Hình côn định hướng 6. Ống co thắt
biến tần (tần số tới hàng trăm KHz) đến bộ cảm ứng theo đường cáp đặc biệt. Bộ cảm ứng được cấu tạo từ một dây dẫn dạng ống gồm nhiều vòng. Xung quanh bộ cảm ứng xuất hiện một trường điện từ xoay chiều tần số cao. Dây kim loại được đẩy vào trong trường điện từ này thì trong dây sẽ xuất hiện dòng điện cảm ứng xoay chiều tần số cao và có tác dụng đốt nóng chính nó. Để cho dây kim loại được đốt nóng chảy cần phải tập trung nhiệt vào một đoạn ngắn của dây kim loại đó. Điều này thực hiện được là nhờ ống co thắt đặt bên trong bộ cảm ứng. Ống này chính là một cuộn thứ cấp gồm một vòng dây của biến áp cao tần. Đầu lỗ côn của ống có tác dụng làm tăng cường độ nóng cho dây kim loại ở đầu cuối của nó, đồng thời khi có khí nén ở đường khí nén áp suất cao sẽ tạo được một luồng hạt kim loại phun có độ hội tụ cao, giảm được tiêu hao kim loại trong quá trình phun.
• Quy trình phun đắp trục bơm:
Khi trục bơm bị mài mòn ở các bề mặt, không đủ tiêu chuẩn để làm việc, như đã nêu trong bảng “quy phạm kỹ thuật đánh giá khuyết tật và sửa chữa” ta phải tiến hành sửa chữa như sau:
1. Chuẩn bị bề mặt phun
- Trước khi tiến hành phun phủ ta phải làm sạch dầu, rỉ bẩn bám vào các bề mặt cần phun. Nguyên công này còn nhằm loại trừ sai số hình dáng của chi tiết, độ cong của đường tâm, độ không trụ, không tròn, vết xước… của bề mặt cần khắc phục.
- Gia công tạo nhám bề mặt cần phun để tăng liên kết giữa kim loại phun và kim loại gốc (trục bơm). Ở đây ta dùng phương pháp tạo ren với bước ren s = (0,8÷1,2) mm, góc đỉnh ren 600 bằng máy tiện 16K20.
- Cách ly phần chi tiết không cần phun đắp: phần chi tiết không cần phun ở đây có thể là các mặt trụ còn tốt nào đó của trục, khi đó ta cần phải sơn phủ sơn chịu nhiệt, kết hợp với bọc bìa ami-ăng chịu nhiệt để cách ly. Còn khi phục hồi phần lớn hoặc toàn bộ các bề mặt của trục thì phần chi tiết cần cách ly chính là các rãnh then, các rãnh lắp bạc chặn hai nửa, các đoạn ren phải M68x2, M60x2 và ren trái M68x2. Các then này gồm: 8 then 10 x 8 x
quét một lớp sơn chịu nhiệt chống bám dính ( để sử dụng lâu dài ) lên bề mặt phía ngoài chi tiết này.
2. Chế độ phun
Để có được lớp kim loại đắp đạt yêu cầu cao ta cần phải chọn chế độ phun thích hợp.
Vật liệu dùng để phun là dây thép có đường kính (1÷2) mm. Dây cần nhẵn bóng và dẻo, nếu cứng quá thì cần phải được nung tới 800÷8500C sau đó làm nguội chậm cùng với lò.
Tốc độ dẫn sợi dây: Vd = (0,6÷1,5) m/ph. Tốc độ chuyển động của hạt kim loại: xem bảng 1.
Cường độ dòng điện: I = (110÷250)A với dòng xoay chiều. Điện áp phun: V = (25÷35)V
Áp suất nén: P = 2÷6 kg/cm2.
Khoảng cách từ đầu phun đến bề mặt chi tiết thường chọn: 80÷100mm (xem bảng 1,2)
Tốc độ di chuyển đầu phun: n = (1÷10)mm/vòng khi phun đắp mặt trụ. Tốc độ quay của chi tiết: nct = (10÷15)vòng/ph.
Nhân tố ảnh hưởng nhiều đến chất lượng mặt kim loại phun đắp là nhiệt độ và tốc độ bay của các hạt kim loại. Sự biến đổi tốc độ bay trung bình và nhiệt độ của hạt kim loại phụ thuộc vào trị số của dòng khí nén và khoảng cách phun (xem bảng 1, 2).
Bảng 4.2 Trị số tốc độ bay trung bình (m/s) của hạt kim loại khi phun bằng dòng điện cao tần
Áp suất khí nén (kg/cm2)
Nhiệt độ 0C ứng với cự ly phun (mm)
10 25 50 75 100 125 150 175 200
2 1240 1196 1190 1184 1175 1175 1160 1152 1145 3 1265 1245 1218 1208 1200 1191 1180 1172 1162 4 1276 1254 1240 1235 1230 1226 1226 1216 1210
5 1285 - 1252 - 1245 - 1238 - 1230
Với chi tiết phục hồi của ta ở đây là trục bơm có: Φmax = 90 mm.
Φmin = 65mm.
Ta có thể xem chi tiết là trung bình. Chọn các thông số kỹ thuật như sau. - Cự ly phun 100mm; Áp lực khí nén: 4÷5 kg/cm2 là tối ưu với các thông số khác.
- Sợi dây thép Φ1,5 mm hoặc Φ2 mm chứa 0,8% Cacbon. Vdẫn = 0,8÷1,2 m/ph.
Điện áp V = 35V. Dòng điện I = 250A. Tần số 20 000Hz.
- Tốc độ di chuyển đầu phun 2mm/vòng.
- Tốc độ quay của chi tiết 12,5 vòng/ph (tốc độ chậm nhất của máy tiện 1620).
• Gia công chi tiết sau khi phun đắp xong
Sau khi phun đắp xong, chi tiết phải gia công lại nhằm đảm bảo kích thước và độ bóng yêu cầu trên bề mặt lớp phun của chi tiết. Trước hết để cho lớp kim loại được đông cứng, sau đó ram chi tiết trong lò luyện chuyên dùng ở 150÷2000C trong vòng 1,5÷2h để khử ứng suất dư. Sau đó dùng các phương pháp gia công cơ khí như tiện, phay, mài để gia công lại theo kích thước bản chế tạo. Chú ý cần loại bỏ các mép via để tránh tạo lực đột ngột làm tróc, vỡ, nứt… lớp kim loại phun phủ.
T15K6 hoặc BK8 để gia công.
Lớp đắp được coi là đạt yêu cầu nếu trong quá trình gia công không thấy vết tróc, nứt, không thấy biến màu…
Ưu nhược điểm của phương pháp phun đắp bằng dòng điện cao tần:
Ngoài những ưu nhược điểm chung đã nêu thì phương pháp phun phủ bằng dòng điện cao tần có một số ưu điểm nổi bật hơn so với phun bằng hồ quang sau:
- Thành phần hợp kim của dây hàn cũng bị đốt cháy nhưng lượng này chỉ bằng ¼ so với phun đắp bằng hồ quang ( xem bảng 3).
Thành phần hóa học
Phun bằng điện hồ quang Phun bằng điện cao tần Hàm lượng % Tổn thất (%) Hàm lượng % Tổn thất (%) Trong dây kim loại Trong lớp đắp Trong dây kim loại Trong lớp đắp Cacbon 0,34 0,47 0,85 0,25 0,31 0,49 25 33 43 0,31 0,45 0,66 2,52 0,30 0,43 0,64 2,38 3 5 3 4 Silic 0,18 0,32 0,33 0,10 0,17 0,16 40 26 50 0,28 0,72 3,39 0,23 0,68 3,31 18 6 11 Mangan 0,45 0,50 1,12 0,23 0,30 0,7 49 40 38 0,36 0,65 1,01 0,34 0,61 0,89 6 6 11
kim loại phun với lớp kim loại gốc và giữa chúng với nhau kém. Các yếu tố quyết định độ bền bám của lớp kim loại phun là:
- Độ nhám và độ sạch của bề mặt cần phun. - Chế độ tối ưu của quá trình phun.
- Độ sạch của dây kim loại nóng chảy và của luồng khí thổi.
Vì vậy trong sản xuất luôn thực hiện tối đa ba điểm chú ý trên sẽ cải thiện được chất lượng phun đắp.